TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Net-exergetic, hydraulic and thermal optimization of coaxial heat exchangers using fixed flow conditions instead of fixed flow rates JF - Geothermal Energy N2 - Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1186/s40517-021-00201-3 SN - 2195-9706 N1 - Corresponding author: Tobias Blanke VL - 9 IS - Article number: 19 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Schwarzer, Klemens A1 - Röther, S. A1 - Jellinghaus, Sabine T1 - Efficient daylighting, heating and shading with rooflight heliostats JF - Conference Internationale Energie Solaire et Batiment Y1 - 2009 SP - 243 EP - 248 PB - EPFL CY - Lausanne ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Gabrysch, K. A1 - Schiller, H. A1 - Kauert, B. A1 - Schwarzer, Klemens T1 - Energetic Effects of demand – controlled ventilation retrofitting in a biochemical laboratory building JF - AIVC publications [Elektronische Ressource] / Air Infiltration and Ventilation Centre Y1 - 2004 N1 - AIVC Conference <25, Prague, 2004> SP - 50 PB - INIVE EEIG CY - Brussels ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Blum, K. A1 - Schumacher, J. T1 - Simulationsprogramme in der Solarenergie-Ausbildung / Blum, K. ; Göttsche, J. ; Schumacher, J. JF - Energie für die Zukunft : : 28. Juni bis 1. Juli 1994; [Tagungsbericht] / 9. Internationales Sonnenforum '94. [Hrsg. Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. - DGS. Red. A. Hohmann ...] ; Bd. 2 Y1 - 1994 N1 - DGS 1994 - 9. ISF - Stuttgart ; Internationales Sonnenforum ; <9, 1994, Stuttgart> SP - 1786 EP - 1791 PB - DGS-Sonnenenergie-Verl. CY - München ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Reilly, S. A1 - Wittwer, Volker T1 - Advanced window systems and building energy performance / S. Reilly ; J. Göttsche ; V. Wittwer JF - Solar World Congress, 1991 : proceedings of the biennial congress of the International Solar Energy Society, Denver, Colorado, USA, 19-23 August 1991 / ed. by M. E. Arden ... Y1 - 1991 SN - 0-08-041690-X SP - 3211 EP - 3216 PB - Pergamon Press CY - Oxford [u.a.] ER - TY - JOUR A1 - Warerkar, Shashikant A1 - Schmitz, Stefan A1 - Göttsche, Joachim A1 - Hoffschmidt, Bernhard A1 - Reißel, Martin A1 - Tamme, Rainer T1 - Air-Sand Heat Exchanger for High-Temperature Storage JF - Journal of Solar Energy Engineering. 133 (2011), H. 2 Y1 - 2011 SN - 0199-6231 N1 - 7 pages SP - 021010 PB - ASME CY - New York ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Reger, Vitali A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Koaxiale Stahlenergiepfähle JF - Stahlbau N2 - Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt. Y1 - 2021 VL - 90. 2021 IS - 6 SP - 417 EP - 424 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Schossig, Peter A1 - Dötsch, Christian A1 - Drück, Harald A1 - Göttsche, Joachim A1 - Huenges, Ernst A1 - Kabus, Frank A1 - Tamme, Rainer T1 - Wärmespeicher für die Hausenergieversorgung JF - Wärme und Kälte - Energie aus Sonne und Erde : Jahrestagung des Forschungsverbunds Sonnenenergie in Kooperation mit der Landesinitiative Zukunftsenergie NRW / Stadermann, Gerd, Hrsg. Y1 - 2005 UR - http://publica.fraunhofer.de/documents/N-54108.html SP - 120 EP - 125 PB - Forschungsverbund Sonnenenergie CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Dümmler, Andreas A1 - Maddineni, S. K. T1 - Multi-Mirror Array Calculations With Optical Error N2 - The optical performance of a 2-axis solar concentrator was simulated with the COMSOL Multiphysics® software. The concentrator consists of a mirror array, which was created using the application builder. The mirror facets are preconfigured to form a focal point. During tracking all mirrors are moved simultaneously in a coupled mode by 2 motors in two axes, in order to keep the system in focus with the moving sun. Optical errors on each reflecting surface were implemented in combination with the solar angular cone of ± 4.65 mrad. As a result, the intercept factor of solar radiation that is available to the receiver was calculated as a function of the transversal and longitudinal angles of incidence. In addition, the intensity distribution on the receiver plane was calculated as a function of the incidence angles. KW - solar process heat KW - concentrating collector KW - raytracing KW - point-focussing system Y1 - 2019 SP - 1 EP - 6 ER - TY - JOUR A1 - Göttsche, Joachim A1 - Russ, Christel T1 - Energieversorgung in Niedrigstenergie-Neubauwohnungen / Christel Russ ; Joachim Göttsche JF - Wärme und Kälte - Energie aus Sonne und Erde : Jahrestagung des Forschungsverbunds Sonnenenergie in Kooperation mit der Landesinitiative Zukunftsenergie NRW / Stadermann, Gerd, Hrsg. Y1 - 2005 SP - 93 EP - 98 PB - Forschungsverbund Sonnenenergie CY - Berlin ER -